miniatuur|De Wieker Meule in de Wijk miniatuur|Windmolen De Goliath in de Eemshaven tussen moderne windturbines. De Goliath heeft een vlucht van 23,5 meter, bij de windturbines is dit circa 120 meter.
Windmolens zijn molens die de bewegingsenergie van de lucht (wind) omzetten in rotatie-energie van de wieken, die dan nuttig kan worden gebruikt, bijvoorbeeld voor het opwekken van elektriciteit (windturbine), het persen van olie uit oliehoudende zaden (oliemolen), het malen van graan (korenmolen), het zagen van hout (zaagmolen) of het verplaatsen van water (poldermolen).
Bij windmolens kan men twee hoofdtypen onderscheiden: de vaak 'industriële' windmolens die dienen om elektriciteit op te wekken en in de laatste decennia van de twintigste eeuw als energiebron steeds belangrijker zijn geworden, zie daarvoor windturbine; de 'traditionele' windmolens die tot in de achttiende eeuw van grote betekenis waren. De rest van dit artikel gaat over dit type.
Geschiedenis Oorsprong De vermoedelijk oudste, echter qua leeftijd toch niet onomstreden windmolen is de Chinese windmolen. In de in Luoyang (provincie Liaoning) geopende Han-begraafplaatsen vond men muurschilderingen, die het gebruik van windmolens in China sinds de oosterse Han-dynastie (25-220 n.Chr.) aantonen. Voor zover bekend stamt de eerste vermelding van een windmolen in de Chinese literatuur van Yehlu Chu-Tshai, een Chinees staatsman, die er in het verslag van zijn reis naar Turkestan (1219 n.Chr.) over schrijft. Hierbij zou het echter om een Perzische windmolen kunnen gaan. De geschiedenis van de Perzische windmolen kan tot in de 7e eeuw teruggevolgd worden. Zowel de Chinese als de Perzische molen werkt met een verticale draaias.
Lang is men ervan uitgegaan dat het eerste windmolentype in Europa de standerdmolen is geweest, maar dit type molen is zo ingenieus geconstrueerd dat het er onmogelijk zomaar opeens geweest kan zijn. Het is daarom aannemelijk dat de standerdmolen het resultaat is van een "evolutie" die enige honderden jaren geduurd heeft.
In Europa verschenen de eerste windmolens in de 12e eeuw in Noordwest-Frankrijk, Vlaanderen en Zuid-Engeland. Ten zuiden van Duinkerke is in een balk van een windmolen het jaartal 1114 uitgekapt. In Engeland is de vroegste vermelding van een windmolen 1155 toen Hugo de Plaiz een windmolen schonk aan de monniken van Lewes.Pye, Michael (2014) Aan de rand van de wereld: hoe de Noordzee ons vormde. Antwerpen: De Bezige Bij. blz 304-305 Een van de oudste schriftelijke sporen (1183) gaat over het Wormhoutse domein van de Abdij van Sint-Winoksbergen.Graaf Filips van de Elzas verbood de inwoners om watermolens of windmolens te hebben zonder toestemming van de abt: Preterea in villa Wormhoutensi nemini liceat habere molendinum aquaticum, nec molendinum quod vento movetur. Feitelijk waren dit watermolens geplaatst op een centrale paal waarbij het rad vervangen was door wieken. De laatste exemplaren van deze zogenaamde "inverted mill" zijn waarschijnlijk rond 1930 verloren gegaan en hebben nagenoeg geen sporen achtergelaten.
Geschiedenis in de Lage Landen Mogelijk is de windmolen in de dertiende eeuw vanuit Engeland in de Lage Landen geïntroduceerd.Pye, Michael (2014) Aan de rand van de wereld: hoe de Noordzee ons vormde. Antwerpen: De Bezige Bij. blz 304-305 De oudste vermelding van een windmolen in Nederland is afkomstig uit het voormalige dorp Willemskerke in Zeeuws-Vlaanderen en dateert uit 1221.De eerste molens en het gebruik van wind Geschiedenis van Zuid-Holland. Erfgoedhuis Zuid-Holland In 1280 vindt de eerste vermelding plaats van de torenmolen met de draaibare kap. Er zijn nog vier torenmolens in Nederland. In de 15e eeuw verscheen in Nederland de wipmolen als poldermolen. De houten achtkant ontstond in Nederland aan het begin van de 16e eeuw. Ook de tjasker dateert uit deze eeuw. De houtzaagmolen kwam vanaf 1592 in ontwikkeling door de toepassing van de krukas. In 1593 ontving Cornelis Corneliszoon van Uitgeest octrooi op zijn vinding om op windkracht hout te zagen.
De komst van de stoommachine had tot gevolg dat veel windmolens in verval raakten. Ze werden niet meer gebruikt, niet meer onderhouden of gesloopt.
De oudste nog bestaande standerdmolen in Nederland is de Doesburgermolen.
Soorten windmolens Men kan de volgende typen onderscheiden: Middenkruiers: Open, halfgesloten of gesloten standerdmolens (windmolen waarvan de kast kan draaien rond een spil (standerd)); Wipmolens (doorontwikkeling van de standerdmolen); Spinnenkopmolens (doorontwikkeling van de standerdmolen); Weidemolens (doorontwikkeling van de standerdmolen); Onderkruiers Paltrokmolens (houtzaag-windmolen met houten romp van het type onderkruier); Tjaskers; Bovenkruiers (molen waarvan enkel de kap door kruien (draaien) op de wind wordt gezet): Torenmolens (windmolen van middeleeuwse oorsprong met cilindrisch opgemetselde romp); Ronde of kantige stenen (of acht- of zeskante houten) grondzeilers; Ronde of kantige stenen (of acht- of zeskante houten) berg- of beltmolens; Stellingmolens (waaronder stenen ronde, kantige en acht- of zeskantige of zestienkantige houten exemplaren) (windmolen met rondom de romp een stelling voor kruien, vangen en bedienen van de zeilen).
Functie Molens in het algemeen kunnen ook worden onderscheiden naar de verrichting of het product. Enkele daarvan zijn:
In de Gouden Eeuw was de Zaanstreek een gigantisch industrieel molengebied. Honderden windmolens zaagden het hout uit Scandinavië voor de scheepsbouw, en voor de papierindustrie die sinds 1650 opbloeide - tot 1795 bleven de papiermolens draaien. De molens maalden de polders droog, ze maalden schoon water voor productiedoeleinden van grote diepte omhoog, ze maalden het graan uit de Oostzeelanden. Ze maalden zonnebloempitten en ze sloegen het lijnzaad tot olie voor de toen al gigantische verfindustrie (olieverf).
Veelwiekige "Amerikaanse" windmolen
Op een aantal plaatsen in Nederland staan nog veelwiekige molens die ook wel aangeduid worden met de term Amerikaanse windmolen of windmotor. Dit type is midden 19e eeuw in de VS ontwikkeld om water op te pompen uit de bodem, en tegen het einde van die eeuw in Nederland geïntroduceerd voor polderbemaling. Een windvaan zorgt ervoor dat de molen altijd op de wind gericht is. De molen werkt reeds bij een lage windsnelheid, maar bleek minder goed bestand tegen storm.
Draairichting De traditionele windmolens in Nederland draaien tegenwoordig met de wieken tegen de wijzers van de klok in als men met de rug in de wind staat. Proefondervindelijk heeft men vroeger ontdekt dat op deze manier de molens het beste draaien. Een verklaring hiervoor is dat bij een ruimende wind de molen dan langer goed blijft doordraaien. Oorzaken van een vaak ruimende wind zijn dat de depressies op het noordelijk halfrond meestal van west naar oost trekken. Na passering van het warmtefront ruimt de wind dan. Daarnaast valt de wind op het noordelijk halfrond bij windvlagen meestal ruimend in. Weliswaar krimpt de wind bij nadering van een warmtefront, maar meestal gaat dit gepaard met weinig wind.
Andere, minder geloofwaardige verklaringen worden ook gegeven, zoals dat de meeste molenaars rechtshandig zijn. Door deze draairichting kunnen ze bij het opzeilen de lussen van het zeil met de rechterhand om de kikkers op de roe leggen. Een andere verklaring gaat ervan uit dat de molens zijn ontstaan uit de handmolens die door rechtshandige mensen bediend werden. Hierbij draaide de bovenste steen tegen de wijzers van de klok in en bij de eerste windmolen met 1 koppel maalstenen, de standerdmolen, draait deze ook tegen de wijzers van de klok in als de wieken dat ook doen. De handmolens werden echter opgevolgd door wateraangedreven molens met zowel links als rechtsdraaiende molenstenen. Een andere verklaring is dat de Europese bomen die voor de assen worden gebruikt, als het ware spiraalsgewijs groeien waardoor er een natuurlijke draaiing in het hout zit. Vanwege de krachten die op de as worden uitgeoefend, is het beter om de wieken tegen de klok in te laten draaien, zodat er minder kans is dat het hout gaat scheuren.
Stand van de wieken Op dit moment zijn de volgende standen nog actueel: De onderste wiek voor de romp staat voor komen en vreugde, dit kan dus zowel geboorte als huwelijk zijn. Bij geboorte blijft de molen ongeveer een week in deze stand staan, bij huwelijk alleen de dag van de huwelijksvoltrekking. Als de molen in deze stand staat, wordt hij soms ook nog versierd met vlaggetjes of bijvoorbeeld een Zaanse tooi. De onderste wiek voorbij de romp staat voor over / voorbij, dit is dus vaak overlijden. De molen blijft vanaf het moment van overlijden tot aan de begrafenis in deze stand staan. De kruisstand (diagonaal) is de ruststand. Dit komt voor als de molen voor een langere periode niet gebruikt wordt (bijvoorbeeld bij de wind-watermolen, op het moment dat er voor een langere periode geen regen verwacht wordt en de molen niet hoeft te malen). Toen de wieken nog niet van staal waren, werd dit gebruikt om doorhangen te voorkomen.
In de Nederlandse provincies Noord-Brabant, Limburg, delen van Gelderland en de aangrenzende streken van België en Duitsland gelden andere wiekstanden. De onderste wiek voor de romp staat voor rust voor korte duur. Een korenmolen draait immers het gehele jaar door, dit in tegenstelling tot een poldermolen. De onderste wiek voorbij de romp staat voor bilstand. Deze stand werd gebruikt als de molenstenen gescherpt/gebild werden. De kruisstand (diagonaal, overheks genoemd) is de vreugdestand. Vaak is dit een huwelijk. Het gevlucht ('de wieken') is midden in zijn omwenteling. Omdat korenmolens geen rust voor lange duur kennen, is het wegzetten van het gevlucht (wieken), om doorhangen te voorkomen, niet nodig. De onderste wiek voor de romp staat voor rouw. Dit is het einde van een omwenteling.
Opmerkingen Tijdens de Tweede Wereldoorlog werden molens als geheime semafoor gebruikt. Door de wieken in een bepaalde stand te zetten, waarschuwde men de omgeving voor een Duitse inval. In de Zaanstreek kunnen ook draaiende molens rouw tonen. Dit wordt gedaan door een of meer windborden uit te nemen. Wanneer de molen stilstaat, wordt deze in rouwstand gezet en wordt hij tot aan de begrafenis gekruid met het wiekenkruis in de richting waarin vanuit de molen gezien de overledene zich bevindt. Aan het aantal uitgenomen borden kan je zien hoever de overledene van de molenaar afstaat (vroeger de eigenaar). In het buitenland kent men ook verschillende wiekstanden die vaak anders zijn dan in Nederland. Een voorbeeld is Portugal, waar het binnenste wiekenkruis (waaraan de zeilen worden vastgeknoopt tijdens het draaien) rechtop wordt geplaatst, recht voor de deur, als teken van rouw.
Begrippen Binnenkruier - molen, zoals de torenmolen, die van binnenuit op de wind wordt gekruid (gedraaid). Bovenkruier - een windmolen waarbij alleen de kap met het wiekenkruis in het horizontale vlak kunnen draaien. Buitenkruier - bovenkruier, die aan de buitenzijde met een houten staart op de wind wordt gekruid (gedraaid). Bovenwiel - wiel dat om de bovenas van de molen zit en waaromheen de vang (de rem, zie vang) zit. Kollergang - in een oliemolen: twee ronddraaiende, verticaal lopende kantstenen die over een cirkelvormige, horizontale steen draaien om zaad te pletten. Koningsspil - verticale hoofdas Kruien - wiekenkruis dusdanig draaien dat deze recht op de wind komt te staan. Kruipad. - cirkelvormig houten ringbalk waarop een boktjasker op de wind wordt gekruid. Kruiwerk - inwendig mechanisme waar de kap van de molen mee op de wind draait. Luiwerk - Inrichting voor het ophijsen van zakken graan. Maalkoppel - maalinrichting direct op de zolder liggend, waarin de maalstenen. Maalstoel - maalinrichting op een verhoging zitend, waarin de maalstenen.